DE2627987A1 - ION IMPLANTATION DEVICE - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Implantieren von Ionen, mit der eine Probe gleichzeitig mit mehreren Ionenstrahlen bestrahlt werden kann.The invention relates to a device for implanting ions, with which a sample can be irradiated with several ion beams at the same time.
In den üblichen Ionenimplantationsvorrichtungen läßt man einen einzelnen Ionenstrahl auf einem Substrat ein festgelegtes Muster von Bereichen, in welchen Ionen implantiert werden sollen, abtasten, wobei erreicht wird, daß jeder dieser Bereiche mit einer vorgesehenen Dosis von Ionen bestrahlt wird. Solche Ionenimplantationen werden beispielsweise bei der Herstellung mikroelektronischer Anordnungen angewandt. Wird dabei eine große Anzahl von Anordnungen erzeugt, so erfordert die Ionenimplantation mit einem Ionenstrahl einen beachtlichen Aufwand an Zeit.In conventional ion implantation apparatus, a single ion beam is left in a fixed pattern on a substrate of areas in which ions are to be implanted, scan, whereby it is achieved that each of these areas with a intended dose of ions is irradiated. Such ion implantations are, for example, microelectronic during manufacture Orders applied. If a large number of arrays are produced, the ion implantation with one requires Ion beam a considerable expenditure of time.
Es ist deshalb erwünscht, bei der fabrikmäßigen Herstellung von mikroelektronischen Anordnungen Ionenimp1antationsvorrichtungen zu verwenden, mit denen gleichzeitig in mehrere Bereiche eines Substrates, beispielsweise in mehrere Chip-Bereiche eines HaIbleiterplättchens, Ionen implantiert werden können.It is therefore desirable in the factory production of microelectronic assemblies ion implantation devices to be used with which simultaneously in several areas of a substrate, for example in several chip areas of a semiconductor plate, Ions can be implanted.
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Geräte, mit denen eine Vielzahl von Strahlen aus elektrisch geladenen Teilchen erzeugt werden können, sind bekannt. Beispielsweise ist aus dem US-Patent Nr. 3 770 934 ein Gerät zum Erhitzen großer Werkstücke mittels Elektronenbestrahlung bekannt, mit welchem eine Vielzahl von Elektronenstrahlen erzeugt wird, mit denen dann das Werkstück beschossen wird. Aus der US-Patentschrift Hr. 3 394 217 ist außerdem ein Verfahren und ein Gerät zum Kontrollieren einer Vielzahl von Elektronenstrahlen bekannt, bei bzw. mit dem ein Material, welches sich in einem Tiegel befindet, durch das Beschießen mit diesen Strahlen erhitzt wird. Es sei jedoch klargestellt, daß die Anforderungen an Heizgeräte auf der Grundlage von Elektronenstrahlen wesentlich verschieden sind von den Anforderungen, welchen Ionenimplantationsvorrichtungen zum definierten und reproduzierbaren Implantieren von Ionen genügen müssen. Es sind auch Vorrichtungen zum Bearbeiten von Werkstücken mittels Elektronenstrahlen bekannt, bei denen zur Erzeugung eines breiten lonenstrahles zunächst eine Vielzahl von Ionenstrahlen erzeugt werden, welche vor dem Auftreten auf dem Werkstück zu einem einzigen Strahl vereinigt werden. Es leuchtet unmittelbar ein,, da® solche Vorrichtungen nicht dazu geeignet sind, um gleichseitig in verschiedene, voneinander getrennte Bereiche auf einem Substrat Ionen zu implantieren.Devices with which a large number of beams are made electrically charged Particles can be generated are known. For example, U.S. Patent No. 3,770,934 discloses an apparatus for heating large workpieces known by means of electron irradiation, with which a large number of electron beams is generated, with which then the workpiece is shot at. From the US patent Hr. 3 394 217 is also a method and apparatus for controlling a variety of electron beams known, in or with which a material which is located in a crucible through the bombardment with these rays is heated. It should be made clear, however, that the requirements for heating devices are based on of electron beams are significantly different from the requirements of what ion implantation devices are to be defined and reproducible implantation of ions must be sufficient. There are also devices for processing workpieces known by means of electron beams, in which a large number of ion beams are initially used to generate a broad ion beam which are combined into a single beam before appearing on the workpiece. It shines immediately a ,, da® such devices are not suitable to be equilateral to implant ions in different, separate areas on a substrate.
Im US-Patent Nr. 3 491 236 wird eine Vorrichtung beschrieben, welche bei der Herstellung von Mustern mikroelektronischer Schaltungen Anwendung findet, mit der Elektronenstrahlmuster auf ein Substrat übertragen werden können, indem Bereiche des Substrats nacheinander belichtet werden. Dabei ist eine Matrix vorgesehen g vor die Ablenkung des Elektronenstrahls zu den aufeinanderfolgenden Substratbereichen zu steuern. Die Matrix besteht aus einer Vielzahl von kleinen Linsen, wobei jede Linse dafür geeignet ist, um das Auftreffen eines Elektronenstrahls auf ein festgelegtes Gebiet des Substrats zu steuern. In dem genannten Patent wird In US Pat. No. 3,491,236 an apparatus is described which is used in the preparation of patterns of microelectronic circuits, can be transmitted with the electron beam pattern onto a substrate, by regions of the substrate are successively exposed. It is a matrix g provided in front of the deflection of the electron beam to the successive substrate regions to control. The matrix consists of a multiplicity of small lenses, each lens being adapted to control the impingement of an electron beam on a specified area of the substrate. In said patent is
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auch vorgeschlagen, daß der eine Elektronenstrahl gleichzeitig auf eine Vielzahl der kleinen Linsen auftrifft und daß dann gleich' zeitig eine Vielzahl von Bereichen des Substrates gleichzeitig bestrahlt werden. Außerdem wird in diesem Patent gesagt, daß, sofern dies erwünscht ist, die Vorrichtung nicht nur zum Steuern eines Elektronen- sondern auch eines Ionenstrahls benutzt werden kann. Es ist jedoch offensichtlich, daß das in dem US-Patent beschriebene Gerät, einige Beschränkungen aufweist, welches seinen wirkungsvollen Einsatz zum Implantieren von Ionen verhindert. So bewirkt beispielsweise die erwähnte Matrix aus einer Vielzahl von kleinen Linsen, daß die Gebiete, die von Elektronenstrahlen getroffen wurden, welche von mehreren, einander benachbarten Linsen ausgehen, auf dem Substrat überlappen. Dies verhindert die bei der Ionenimplantation notwendige Auflösung der Ionenstrahlen und eine gleichmäßige 'und definierte Belegung mit Ionen in den zu bestrahlenden Bereichen.also suggested that the one electron beam strikes a large number of the small lenses at the same time and that then the same ' a large number of areas of the substrate are simultaneously irradiated at the same time. In addition, it is stated in this patent that, if so desired, the device can be used not only for controlling an electron but also an ion beam can. It is apparent, however, that the apparatus described in the US patent has some limitations of which it is effective use for implanting ions prevented. For example, the aforementioned matrix effects from a multitude of small lenses, that the areas hit by electron beams, that of several adjacent ones Lenses go out, overlap on the substrate. This prevents the resolution of the ion beams required during ion implantation and a uniform and defined coverage with ions in the areas to be irradiated.
Es kommt hinzu, daß die Raumladungswirkungen in einem Ionenstrahl sich wesentlich stärker wie in einem Elektronenstrahl auswirken. Deshalb ist die Verwendung einer ebenen Matrix, wie dies in der US-Patentschrift beschrieben ist, anders als bei Elektronenstrahlen für die Kontrolle einer Vielzahl von einzelnen, diskreten Ionenstrahlen ungeeignet.In addition, the space charge effects in an ion beam are much more pronounced than in an electron beam. Therefore, the use of a planar matrix as described in the US patent is different from the use of electron beams unsuitable for the control of a large number of individual, discrete ion beams.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung anzugeben, mit der mittels mehrerer Ionenstrahlen in ein Substrat gleichzeitig an mehreren Stellen reproduzierbar Ionen implantiert werden können, wobei nur in genau definierten Bereichen homogen implantiert ■wird, die Bereiche, in welche die einzelnen Strahlen implantieren, sich nicht überlappen und die Anwendbarkeit bei der fabrikmäßigen Fertigung von mikrominiaturisierten Schaltungen gegeben ist.It is the object of the invention to provide a device which ions can with the means of several ion beams into a substrate at the same time at several points reproducibly be implanted, said homogeneous only in well-defined areas implanted ■ is, the areas in which the individual beams implant, do not overlap and the applicability in the factory production of microminiaturized circuits is given.
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Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung der eingangs genannten •Art dadurch gelöst, daß eine Quellenelektrode vorgesehen ist, die eine Vielzahl von öffnungen aufweist, durch welche Ionen aus der Ionenquelle herausgesaugt werden, und die auf der Ionenaustrittsseite konkav ausgebildet ist, daß eine Saug- und eine Verzögerungselektrode je mit einer öffnung und mit Mitteln zu ihrer Erregung und ein die diskrete Natur der Ionenstrahlen nicht beeinflussender Ablenkmagnet in Strahlrichtung sich anschließen und daß eine Halterung zum Aufnehmen der zu bestrahlenden Probe vorhanden ist.This object is achieved with a device of the type mentioned • in that a source electrode is provided, which has a multiplicity of openings through which ions are sucked out of the ion source, and which is on the ion exit side is formed concave that a suction and a delay electrode each with an opening and with means their excitation and a deflection magnet, which does not influence the discrete nature of the ion beams, follow in the beam direction and that there is a holder for receiving the sample to be irradiated.
Mit der erfindungsgemaßen Vorrichtung ist es trotz der abstoßenden Wirkung, welche die Strahlen und die einzelnen Ionen aufeinander ausüben, möglich, die Strahlen von der Quelle bis zum Auftreffen auf der Probe im wesentlichen parallel zu halten. Es tritt dabei also keine wesentliche Verbreiterung des Strahlenbündels und keine Überlappung der einzelnen Strahlen ein. Diese Betriebsweise ist allerdings nicht zwingend, wenn dies erwünscht ist, so ist es auch möglich, die einzelnen Strahlen überlappen zu lassen. Im allgemeinen dürfte es aber erwünscht sein, daß die auftreffenden Strahlen einen definierten Durchmesser haben und nur in festgelegte voneinander getrennte Bereiche des Substrats Ionen implantieren.With the device according to the invention it is in spite of the repulsive The effect that the rays and the individual ions exert on one another is possible, the rays from the source to the point of impact essentially parallel on the sample. There is therefore no significant broadening of the beam and no overlap of the individual rays. However, this mode of operation is not mandatory if so desired it is also possible to have the individual rays overlap. In general, however, it should be desirable that the impinging rays have a defined diameter and only in defined areas of the substrate that are separated from one another Implant ions.
Die vorteilhafte und erwünschte Parallelität der Ionenstrahlen ist erreichbar, weil die Spannungen zum Erregen der Quellen- und der Saugelektrode so einstellbar sind, daß mit der Unterstützung der Konkavität der Quellenelektrode die Abstoßungskräfte zwischen den einzelnen Strahlen ausgeglichen werden können.The advantageous and desired parallelism of the ion beams can be achieved because the voltages for exciting the source and the suction electrode are adjustable so that with the support of the concavity of the source electrode, the repulsive forces between the individual rays can be compensated.
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In vorteilhafter Weise läßt sich der Durchmesser der einzelnen Ionenstrahlen und der Abstand zwischen den einzelnen Strahlen dadurch stabilisieren, daß die Ionenquelle so ausgestaltet ist, daß in ihr eine hohe Ionendichte erzeugt werden kann. Eine hohe Ionendichte reduziert außerdem die für die Implantation notwendige Zeit.The diameter of the individual ion beams and the distance between the individual beams can advantageously be determined stabilize in that the ion source is designed so that a high ion density can be generated in it. A high Ion density also reduces the time required for implantation.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung läßt sich in vorteilhafter Weise verwenden, wenn die Quellenelektrode zwischen vier und einigen hundert öffnungen aufweist. Dabei werden besonders günstige Ergebnisse erzielt, wenn die Quellenelektrode eine Zahl von öffnungen aufweist, welche in der Größenordnung von 35 liegt.The device according to the invention can be used in an advantageous manner when the source electrode is between four and a few has a hundred openings. This will produce particularly favorable results achieved when the source electrode has a number of openings which is of the order of 35.
Die Vorrichtung läßt sich mit günstigen Betriebswerten betreiben und ergibt besonders vorteilhafte Ergebnisse, wenn der Kurvenradius der konkav ausgebildeten Quellenelektrode zwischen etwa 50,8 und etwa 177,8 mm beträgt.The device can be operated with favorable operating values and produces particularly advantageous results when the curve radius of the concave source electrode is between about 50.8 and about 177.8 mm.
Es ist vorteilhaft, wenn die öffnungen in der Quellenelektrode symmetrisch zu einer zentralen öffnung angeordnet sind.It is advantageous if the openings in the source electrode are arranged symmetrically to a central opening.
Die Erfindung wird anhand von durch Zeichnungen erläuterten Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigen:The invention is based on exemplary embodiments illustrated by drawings described. Show it:
Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Ionenimplantationsvorrichtung, welche entsprechend der Erfindung konstruiert worden ist,1 shows a schematic representation of an ion implantation device, which has been constructed according to the invention,
Fig. 2 in Frontansicht eine konkav ausgebildete Quellenelektrode, welche mit einer Vielzahl von öffnungen ausgestattet ist und welche für den Gebrauch in einer Vorrichtung, wie sie die Fig. zeigt, geeignet ist, undFIG. 2 shows a front view of a concave source electrode, which has a large number of openings is equipped and which is for use in a device as shown in Fig. shows, is suitable, and
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Fig. 3 eine Seitenansicht der in der Fig. 2 gezeigtenFIG. 3 is a side view of that shown in FIG
Elektrode.Electrode.
In den Zeichnungen, besonders in der Fig. 1, ist eine Ionenimplantationsvorrichtung gezeigt, die geeignete Elemente enthält, um eine vielfache Ionenstrahlkonfiguration zu erzeugen. Es sei darauf hingewiesen, daß Fig. 1 eine schematische Darstellung zeigt und daß davon ausgegangen wird, daß die hier beschriebene Vorrichtung auch die im allgemeinen in einer konventionellen Ionenimplantationsvorrichtung mit einem Ionenstrahl vorgesehenen Teile, wie z.B. die Ionenquelle, den elektrostatischen Fokussierbereich, den Beschleunigungsbereich, den Strahlablenkungsbereich und den Bereich, in welchem sich die Probe, in welche Ionen implantiert werden sollen, befindet, enthält. Beispielsweise ist in dem US-Patent Nr. 3 756 862 (entspricht OS 22 62 024) eine Ionenimplantationsvorrichtung mit einem einzigen Ionenstrahl beschrieben, welche alle notwendigen Elemente enthält, um Ionenimplantationen mit hoher Auflösung bei der Herstellung von mikrominiaturisierten elektronischen Teilen durchzuführen.In the drawings, particularly FIG. 1, there is shown an ion implantation apparatus which includes suitable elements for creating a multiple ion beam configuration. It should be noted that FIG. 1 shows a schematic representation and that it is assumed that the device described here also includes the parts generally provided in a conventional ion implantation device with an ion beam, such as the ion source, the electrostatic focusing area, the acceleration area, the beam deflection area and the area in which the sample into which ions are to be implanted is located. For example, US Pat. No. 3,756,862 (corresponds to OS 22 62 024) describes an ion implantation device with a single ion beam which contains all the elements necessary to perform ion implantations with high resolution in the manufacture of microminiaturized electronic parts.
In der Fig. 1 ist eine Ionenimplantationsvorrichtung 10 gezeigt, welche ganz allgemein eine Ionenquelle 12 enthält. In der dargestellten Vorrichtung enthält die Ionenquelle 12 einen Heizdraht, welcher Elektronen, welche dann durch Stoßionisation Ionen erzeugen, erzeugt, und ist dafür geeignet, mittels einer oszillierenden Elektronenentladung betrieben zu werden. Die Ionenquelle 12 kann jedoch auch aus irgendeiner geeigneten Quelle hoher Dichte bestehen. Eine Quellenelektrode 14 mit vielen öffnungen ist in der Fig. 1 und insbesondere in den Fign. 2 und 3 gezeigt. Die Elektrode 14 ist aus einer Platte, welche aus einem leitfähigen Material besteht, wie z.B. Graphit, hergestellt und enthält eine Vielzahl von öffnungen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiei sind die öffnungen auf dem Umfang von drei konzentrischen Kreisen angeordnet, wobei auf dem innersten Kreis 6, auf dem mittleren Kreis 12 und auf dem äußersten Kreis 16 und außerdem im Zentrum eine öffnung sich befinden.1 shows an ion implantation device 10 which generally contains an ion source 12. In the illustrated Device contains the ion source 12 a heating wire, which electrons, which then generate ions by impact ionization, generated, and is suitable to be operated by means of an oscillating electron discharge. The ion source 12 may, however, consist of any suitable high density source. A source electrode 14 with many openings is in Fig. 1 and in particular in Figs. 2 and 3 shown. The electrode 14 is made of a plate which consists of a conductive material, such as graphite, and contains a large number of openings. In the illustrated Ausführungsbeispiei the openings are concentric on the circumference of three Circles arranged, with 6 on the innermost circle the middle circle 12 and on the outermost circle 16 and also there is an opening in the center.
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Das Öffnungsmuster hat einen Durchmesser von etwa 30,5 mm. In der gezeigten Ausführungsform ist jede der öffnungen 15 innerhalb der Quellenelektrode angekörnt und hat deshalb eine konische Erweiterung mit einem öffnungswinkel zwischen 80 und 90°, durch welche die Ionen hindurchtreten können. Die konische Ausbildung ist allerdings nicht zwingend. Die Platte, aus welcher die Quellenelektrode hergestellt ist, hat weiter, wie insbesondere die Fig. 3 zeigt, eine konkave Ausbildung, was durch irgendwelche Mittel, beispielsweise durch eine spanabhebende Bearbeitung (machining) erreicht werden kann. In der gezeigten Ausführungsform wird davon ausgegangen, daß der Radius der konkaven Krümmung zwischen 50,8 und 177,4 mm liegt, was benötigt wird, um die optischen Eigenschaften des Absaugsystems den übrigen optischen Einrichtungen des Implantationssystems anzugleichen. Die Quellenelektrode ist im übrigen, wie gezeigt wird, dafür eingerichtet, bei einem positiven Potential V+ betrieben zu werden, welches entsprechend der gewünschten Strahlenergie von der Quelle für die Saugspannung geliefert wird.The opening pattern is approximately 30.5 mm in diameter. In the embodiment shown, each of the openings 15 is grained inside the source electrode and therefore has a conical widening with an opening angle between 80 and 90 °, through which the ions can pass. However, the conical design is not mandatory. The plate from which the source electrode is made, furthermore, as shown in particular in FIG. 3, has a concave configuration, which can be achieved by any means, for example by machining. In the embodiment shown, it is assumed that the radius of the concave curvature is between 50.8 and 177.4 mm, which is required in order to match the optical properties of the suction system to the other optical devices of the implantation system. The source electrode is moreover, as shown, set up to be operated at a positive potential V +, which is supplied by the source for the suction voltage in accordance with the desired beam energy.
Es sei klargestellt, daß die Quellenelektrode mit jeder gewünschten Vielzahl von öffnungen* welche zwischen 4 oder 5 bis zu mehreren hundert liegen kann hergestellt werden kann, und daß die öffnungen gemäß irgendeinem passenden Muster angeordnet sein können, um in der Lage zu sein, eine Vielzahl von Ionenstrahlen zum Implantieren in mikroelektronische Chips welche in einer , ,besonderen Konfiguration auf einem Plättchen, welches beschossen wird, angeordnet sind, zu erzeugen.It should be understood that the source electrode with any desired Variety of openings * which between 4 or 5 up to several Hundreds of lying can be made, and that the openings can be arranged according to any suitable pattern can, in order to be able to generate a multitude of ion beams for implantation in microelectronic chips which in a, , special configuration on a plate that was shot at is arranged to generate.
Eine Beschleunigungs- bzw. Saugelektrode 16 ist auch vorgesehen. , Mittels der Verzögerungsspannungsquelle läßt sich ein negatives ■Potential V- an die Elektrode 16 legen, um Ionen aus der Quelle ! herauszusaugen und um Sekundärelektronen in dem abgehenden (downstream) Strahl aufrecht zu erhalten, wobei Neutralisation erreicht wird und eine unerwünschte Ausdehnung des Ionenstrahls verhindert wird. Eine Verzögerungselektrode 18 ist auch vorgesehen, die dafür eingerichtet ist, auf Grundpotential gehalten zu werden. Es sei festgestellt, daß die hier angegebenen Vor-An acceleration or suction electrode 16 is also provided. By means of the delay voltage source, a negative potential V- can be applied to the electrode 16 in order to remove ions from the source ! suck out and to maintain secondary electrons in the outgoing (downstream) beam, neutralization is achieved and an undesired expansion of the ion beam is prevented. A delay electrode 18 is also provided which is adapted to be held at ground potential. It should be noted that the advantages given here
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Spannungen zwar geeignet sind, um die beschriebene Ionenvorrichtung zu betreiben, daß aber solche Spannungen beim Betrieb der Vorrichtung variiert werden können, wenn dies erwünscht ist.Although voltages are suitable for the ion device described to operate, but that such voltages can be varied in the operation of the device if so desired.
Die Vielzahl von Ionenstrahlen, welche aus der Ionenquelle mittels der beschriebenen Elektrodenanordnung herausgesaugt werden, werden längs einer Strahlbahn, welche ganz allgemein mit 21 bezeichnet wird, in einen doppelten fokussierenden Ablenkungsmagneten 22 von konventioneller Bauart geleitet. Die Vielzahl paralleler Strahlen wird weiter definiert durch Spalte 24 und 26 auf jeder Seite des Ablenkungsmagneten und der Strahl wird dann auf eine ganz allgemein mit 28 bezeichnete zu bestrahlende Probe fokussiert. Wie gezeigt, gehört zu der Vorrichtung ein eine Maske definierender Spalt 27.The multitude of ion beams emanating from the ion source by means of the electrode arrangement described are sucked out along a beam path, which is generally designated by 21 becomes, into a double focusing deflection magnet 22 of conventional design. The plurality of parallel rays is further defined by columns 24 and 26 on each side of the deflection magnet and the beam is then applied to a sample, generally designated 28, to be irradiated focused. As shown, the device includes a gap 27 defining a mask.
Beim Ionenimplantieren mit der beschriebenen Vorrichtung ist eine zu bestrahlende Probe vorgesehen, welche aus einem konventionellen Plättchen besteht, welches eine Vielzahl von mikroelektronischen Chips trägt, in welche Ionen implantiert werden sollen, indem sie Ionenstrahlen ausgesetzt werden.When ion implantation with the device described, a sample to be irradiated is provided, which consists of a conventional There is a platelet that carries a large number of microelectronic chips into which ions are to be implanted by means of them Ion beams are exposed.
Das gezeigte Elektrodensystem wird dazu benutzt, um eine Vielzahl von voneinander getrennten Ionenstrahlen, welche aus der Quelle 12 stammen, bereitzustellen, wobei die anfängliche Orientierung der Öffnungen, wegen der konkaven Ausbildung der Elektrode 14 so ist, daß die individuellen Strahlen konvergieren. Andererseits tendieren die individuellen Strahlen zum Divergieren, während sie entlang dem Strahlweg fortschreiten. Dies beruht auf dem Vorhandensein einer elektrostatischen Abstoßung, welche durch die Raumladung der Ionen hervorgerufen wird, zwischen den einzelnen Strahlen. Aus diesem Grund wird die Beschleunigungselektrode auf einer negativen Spannung gehalten, welche zusammen mit dem konvergierenden Einfluß der Quellenelektrode 14 ein Feld erzeugt, welches die Vielzahl von Strahlen in einem Ausmaß zum Konvergieren bringt, welche die Tendenz der Strahlen zum Diver-The electrode system shown is used to generate a large number of mutually separated ion beams which emanate from the Source 12 originate, with the initial orientation of the openings, because of the concave configuration of the electrode 14, is such that the individual beams converge. On the other hand, the individual rays tend to diverge as they progress along the ray path. This is based on the presence of an electrostatic repulsion, which is caused by the space charge of the ions, between the individual rays. For this reason, the accelerating electrode is kept at a negative voltage, which together with the converging influence of the source electrode 14 generates a field which the plurality of rays to an extent to the Converge, which increases the tendency of the rays to diverge
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gieren aufgrund der Raumladungseigenschaftenüberwindet. Es ist gefunden worden, daß die Anwendung einer Beschleunigungs- und einer Verzögerungselektrode, welche je eine einzelne große Öffnung haben, zusammen mit einer Quellenelektrode mit vielen Öffnungen wie in der gezeigten Anordnung mehrere Vorteile, wie z.B. eine verbesserte Fokussierung, gegenüber einem Beschleunigungs-Verzögerungs-System mit vielen Öffnungen hat, weil das Ausbalancieren der Strahldimensionen mit dem gesamten optischen System weniger kritsch ist und weil das Aufprallen von Ionen auf die Beschleunigungs-- und Verzögerungselektroden vermindert ist. Das System bringt auch als Ergebnis des minimalen Ionenaufpralls eine verbesserte Transporteffizienz von der Quelle zu der zu bestrahlenden Probe. Darüberhinaus wird die Lebensdauer der Elektroden wesentlich verlängert und damit parallel geht eine entsprechende Erhöhung der Zuverlässigkeit.yaw due to the space charge properties. It is It has been found that the use of an acceleration and a deceleration electrode, each having a single large opening , together with a multi-aperture source electrode as in the arrangement shown, have several advantages, e.g. an improved focus compared to an acceleration-deceleration system with many openings because of balancing the beam dimensions with the entire optical system is less critical and because the impact of ions on the acceleration and deceleration electrodes is reduced. The system also brings an improved transport efficiency from the source to the one to be irradiated as a result of the minimal ion impact Sample. In addition, the service life of the electrodes is significantly extended and a corresponding one goes in parallel with this Increase in reliability.
Die Dichte der Ionen, welche gegen die Quellenelektrode gedrückt werden, strebt danach, den Durchmesser jedes individuellen Ionenstrahls während der Absaugungfestzulegen. Infolgedessen neigt die Ionendichte innerhalb der Quelle dazu, den Strahlabstand zu beeinflussen. Entsprechend wird eine Quelle mit hoher Ionendichte benutzt, um die Bildung und Aufrechterhaltung von abgesonderten Ionenstrahlen zu begünstigen.The density of ions pressed against the source electrode tends to be the diameter of each individual ion beam to be determined during suction. As a result, the ion density within the source tends to increase the beam spacing influence. Accordingly, a source of high ion density is used to facilitate the formation and maintenance of secretions To favor ion beams.
Es wurde gefunden, daß bei Anwendung der gezeigten Konfiguration 35 abgesonderte Ionenstrahlen erzeugt und in einer parallelen Konfiguration entlang dem Strahlweg 21 in den Ablenkungsmagnet hinein aufrecht erhalten werden können. Die Strahldurchmesser (beam spot diameter) liegen in der Größenordnung von 150 pm vor der Ablenkung durch den Magneten.It has been found that using the configuration shown, 35 generates segregated ion beams and in a parallel one Configuration can be maintained along the beam path 21 into the deflection magnet. The beam diameter (beam spot diameter) are of the order of 150 pm before the deflection by the magnet.
Es wurde gefunden, daß wenn eine Ionenquelle mit hoher Ionendichte und eine Vielzahl von Ionenstrahlen der beschriebenen Konfiguration benutzt werden, man eine geeignete Ionenimplantation auf einenIt has been found that when a high ion density ion source and a plurality of ion beams of the configuration described can be used, suitable ion implantation on one
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gegebenen Chip mittels eines individuellen Strahls innerhalb einer gegenüber dem Zeitbedarf bei der Anwendung eines abtastenden intensiveren einzelnen Ionenstrahles, stark reduzierten Zeit durchführen kann. Deshalb bewirkt das beschriebene System eine wesentlich reduzierte Betriebszeit beim Implantieren von Ionen in eine Vielzahl von Chips auf einer gegebenen, zu bestrahlenden Probe.given chip by means of an individual beam within a compared to the time required when using a scanning more intense single ion beam, greatly reduced time. Therefore, the system described causes a significantly reduced operating time when implanting ions into a multitude of chips on a given sample to be irradiated.
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